Adsorção de fosfato em solos com caráter ácrico avaliada por um modelo de complexação de superfície

Foi estudada, em 1993, a aplicação de um modelo de complexação de superfície para a verificação do efeito do pH e da concentração de fosfato na solução do solo sobre a adsorção de fósforo em dois latossolos roxos ácricos da região Norte do Estado de São Paulo. Utilizaram-se amostras superficiais e em profundidade, na maior expressão do horizonte B. Para alterar o pH, as amostras foram incubadas com doses crescentes de carbonato de cálcio e de ácido clorídrico. Para obtenção das curvas de adsorção, as amostras foram equilibradas com uma solução de cloreto de cálcio 0,01 mol L-1 contendo de zero a 1.200 mg dm-3 de P . A elevação da concentração de fosfato na solução de equilíbrio resultou em maior adsorção em toda a faixa de pH estudada. Os potenciais eletrostáticos iniciais tornaram-se mais negativos com a elevação do pH. Mesmo com a variação do parâmetro ajustável - adsorção máxima - obteve-se boa simulação da adsorção de fosfato, gerando diferentes valores de potenciais eletrostáticos. Embora o modelo não apresente valores reais para o potencial eletrostático, foi eficiente na simulação da adsorção fosfato em função do pH e da concentração de fósforo em equilíbrio na solução do solo. A adsorção de fosfato foi mais influenciada pela concentração de fósforo que pelo pH.

Influência da adição de fósforo no índice de compressão e parâmetros de consistência de um Latossolo Vermelho-Escuro

A adsorção de fosfato pelo solo pode causar a dispersão de partículas, alterando sua porosidade e a relação solo-água, especialmente em solos oxídicos. Portanto, parâmetros do solo variáveis com o conteúdo de água, como os limites de consistência e índices de compressão, podem, indiretamente, ser influenciados pela adsorção desse íon. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adsorção de fosfato no índice de compressão e nos limites de consistência de um Latossolo Vermelho-Escuro da microrregião dos Campos da Mantiqueira (MG), Brasil. Amostras do solo foram coletadas nas camadas de 0-0,03 m e 0,27-0,30 m. Metade das amostras recebeu fosfato durante a fase de pré-umedecimento no laboratório, com P suficiente para atingir a capacidade de adsorção. Foram determinados os limites de consistência e o índice de compressão, este representado pela inclinação da reta de compressão virgem da curva de compressão. Os valores do índice de compressão foram mais elevados para a camada superficial, tanto na condição com P quanto na sem P, significando maior predisposição à compactação. Os limites de consistência e o índice de compressão foram mais elevados para condição com P. Embora o teor de água ótimo para a maior resposta à compactação esteja dentro da faixa de plasticidade na camada superficial, o que significa menor risco de compactação com o solo preparado na faixa de friável, o solo ainda seria susceptível à compactação, uma vez que esses valores estão na faixa de friabilidade para a camada de 0,27-0,30 m; camada esta que coincide com a profundidade de corte de alguns dos implementos de preparo do solo.

Adsorção de Mn (II) e Zn (II) em soluções aquosas usando perlita expandida revestida com quitosana

In this work, chitosan was used as a coating of pure perlite in order to increase the accessibility of the groups OH- e NH2+the adsorptionof ions Mn2+ e Zn2+.The characterization results of the expanded perlite classified as microporous and whose surface area 3,176 m2 g-1after the change resulted in 4,664 m2g-1.From the thermogravimetry(TG) it was found that the percentage of coating was34,3%.The infrared analysis can prove the presence of groups Si-OH, Si-O e Al-O-Siresulting from the perlite and C=O, NH2and OH characterization of chitosan. The experiments on experiments on the adsorption of Mn and Zn were performed in the concentration range of10 a 50 mgL-1and the adsorption capacity inpH 5,8 e 5,2 was 19,49 and 23,09 mgg-1to 25 oC,respectively.The adsorption data were best fitted to Langmuir adsorption model to Langmuir adsorption model for both metalionsisindicative of monolayer adsorption. The kinetics of adsorption were calculated from the equation of Lagergren fitting the model pseudo-second-order for all initial concentrations, suggesting that adsorption of ions Mn2+ and Zn2+ follows the kinetics of pseudo-second-order and whose constant Speedk2(g/mg.min) are 0,105 e 3,98 and capacity and maximum removal qe 4,326 e 3,348,respectively.In this study we used a square wave voltammetry cathodic stripping voltammetry to quantify the adsorbed ions, and the working electrode glassy carbon, reference electrode silver / silver chloride and a platinum auxiliary electrode. The attainment of the peaks corresponding to ions Mn2+ and Zn2+ was evaluated in and electrochemical cell with a capacity of 30 mL using a buffer system (Na2HPO4/NaH2PO4)at pH 4 and was adjusted with solutionsH3PO4 0,1molL-1and NaOH 0,1 molL-1and addition of the analyte has been a cathodic peak in- 0,873 Vand detection limit of2,55x10-6molL-1para Zn.The dough used for obtaining the adsorption isotherm was 150 mg and reached in 120 min time of equilibrium for both metal ions.The maximum adsorption for 120 min with Mn concentration 20 mgL-1 and Zn 10 mgL-1,was91, 09 e 94, 34%, respectively

Avaliação da poatencialidade da perlita natural e expandida na adsorção de metais

The contamination by metal ions has been occurring for decades through the introduction of liquid effluent not treated, mainly from industrial activities, rivers and lakes, affecting water quality. For that the effluent can be disposed in water bodies, environmental standards require that they be adequately addressed, so that the concentration of metals does not exceed the limits of standard conditions of release in the receptor. Several methods for wastewater treatment have been reported in the literature, but many of them are high cost and low efficiency. The adsorption process has been used as effective for removal of metal ions. This paper presents studies to evaluate the potential of perlite as an adsorbent for removing metals in model solution. Perlite, in its natural form (NP) and expanded (EP), was characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, surface area analysis using nitrogen adsorption (BET method), scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The physical characteristic and chemical composition of the material presented were appropriate for the study of adsorption. Adsorption experiments by the method of finite bath for model solutions of metal ions Cr3+, Cu2+, Mn2+ and Ni2+ were carried out in order to study the effect of pH, mass of the adsorbent and the contact time on removal of ions in solution. The results showed that perlite has good adsorption capacity. The NP has higher adsorption capacity (mg g-1) than the EP. According to the values of the constant of Langmuir qm (mg g-1), the maximum capacity of the monolayer was obtained and in terms of proportion of mass, we found the following order experimental adsorption: Cr3+ (2.194 mg g- 1) > Ni2+ (0.585 mg g-1) > Mn2+ (0.515 mg g-1) > Cu2+ (0.513 mg g-1) and Cr3+ (1.934 mg g-1)> Ni2+ (0.514 mg g-1) > Cu2+ (0.421 mg g-1) > Mn2+ (0.364 mg g-1) on the NP and EP, respectively. The experimental data were best fitted the Langmuir model compared to Freundlich for Cu2+, Mn2+ and Ni2+. However, for the Cr3+, both models fit the experimental data

Dinâmica do fósforo no solo em função do manejo e da presença de resíduos em superfície

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Materiais derivados de hidróxidos duplos lamelares: síntese, caracterização e aplicação em adsorção e processos avançados de oxidação

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Dinâmica do fósforo no solo em função da adição de ácidos orgânicos de baixa massa molar

A baixa eficiência da adubação fosfatada em solos altamente intemperizados é devido, entre outros fatores, à adsorção do fósforo (P) à superfície das argilas silicatadas do tipo 1:1 e, principalmente, dos (hidr)óxidos de Fe e de Al. Manejos do solo que induzem a solubilização de formas de P indisponíveis para as plantas têm sido intensamente estudados nos últimos anos. Uma tentativa de aumentar a concentração de P disponível na solução do solo para sua absorção pelas plantas é a mobilização de P por ânions de ácidos orgânicos de baixa massa molar (AOBMM). Ânions derivados de AOBMM exsudados pelas raízes de plantas ou excretados por microrganismos são associados com algumas condições de rizosfera como deficiência de P e fitotoxidez de Al e interagem com o solo de forma a aumentar a biodisponibilidade de P. Dependendo dos atributos do solo, do grau de dissociação, das propriedades e do número de grupos carboxílicos dos ânions orgânicos, o P pode ser mobilizado do solo principalmente devido à dissolução complexométrica de minerais e à adsorção competitiva dos grupos funcionais carboxílicos e fosfato nos sítios de superfície coloidais. A capacidade dos ânions citrato, malato e oxalato em mobilizar P de amostras de um Neossolo Quartzarênico típico (RQ) e de um Latossolo Vermelho ácrico (LVwf) foi avaliada por meio de um estudo de lixiviação de ânions em colunas. Devido a não detecção de P nos efluentes das colunas com LVwf, foi realizado outro estudo em colunas, no qual somente citrato foi lixiviado, mas num volume maior, e as alterações das formas de P nas amostras desse solo induzidas pela lixiviação de citrato foram identificadas por espectroscopia de absorção de raios-X na borda K do fósforo (X-ray absorption near edge structure -XANES - spectroscopy). A capacidade dos ânions de AOBMM em solubilizar P foi mais dependente do teor de P disponível e de outros atributos do solo que do número de grupos funcionais carboxílicos dos ânions orgânicos. Somente o oxalato mobilizou P do RQ, enquanto todos os ânions de AOBMM foram capazes de mobilizar P do LVwf. Quando baixos volumes de solução contendo ânions de AOBMM foram lixiviados no solo, além do aumento do pH, a mobilização de P foi acompanhada pela mobilização de Al no RQ (pH água = 5), e pela mobilização de Ca no LVwf (pH água = 5.6), o que indica solubilização de P pela complexação de Al, Ca, ou Fe, de fosfatos insolúveis, ou pela inibição da precipitação de P com esses metais. Ao lixiviar um volume maior de citrato no LVwf, o P também não foi detectado nos efluentes das colunas, mas houve lixiviação intensa de Al e Fe, bem como mudanças nas proporções de formas de P no solo caracterizadas pelos espectros XANES. Embora tenhamos encontrado indícios da ação dos principais mecanismos de solubilização de P (dissolução complexométrica de minerais e troca de ligantes entre grupos funcionais carboxílicos e P adsorvido ao solo), os ânions de AOBMM mostraram pouco potencial de efetivamente aumentar a biodisponibilidade de P.

Quitosana imobilizada em suporte inerte para a adsorção de corantes alimentícios em coluna de leito fixo

O uso de corantes sintéticos na indústria de alimentos tem provocado transtornos à saúde humana e ao meio ambiente. A quitosana pode ser imobilizada em matrizes sólidas e aplicada na remoção de corantes em coluna de leito fixo. A análise da dinâmica de uma coluna de leito fixo é baseada na curva de ruptura, esta é dependente da geometria da coluna, das condições operacionais e dos dados de equilíbrio. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar o recobrimento de esferas de vidro por quitosana e sua aplicação como adsorvente de corantes em coluna de leito fixo. No estudo do recobrimento avaliaram-se os efeitos da concentração de quitosana e dos métodos de cura. As esferas recobertas foram aplicadas em ensaios de adsorção estático e dinâmico. Inicialmente, avaliou-se o equilíbrio de adsorção através da construção de isotermas e ajuste de modelos, e após, avaliaram-se os efeitos do tipo de cura e do grau de desacetilação da quitosana. Em seguida, foram analisados os efeitos do tipo de corante e do pH, e o comportamento cinético da adsorção pela construção de curvas de ruptura e ajuste de modelos dinâmicos. A influência da altura do leito e da concentração inicial de corante sobre os parâmetros da adsorção em leito fixo foram analisados através da metodologia de superfície de resposta (MSR). Ao final, estudou-se a regeneração da coluna. Os resultados mostraram que os maiores percentuais de recobrimento foram obtidos pelos métodos físico e físico/químico, na concentração de quitosana de 0,5% (m/v). Nestas condições o percentual de recobrimento foi de 46%. Nas imagens da superfície das esferas (MEV) observou-se que as mesmas foram recobertas de forma homogênea pela quitosana. As isotermas de equilíbrio obtidas foram classificadas como do tipo V, sendo o modelo de Sips o mais adequado para representar os dados experimentais. As capacidades máximas de adsorção foram 337 mg g-1, 286 mg g-1 e 200 mg g-1 para os corantes amarelo tartrazina, amarelo crepúsculo e vermelho 40, respectivamente. A aplicação das esferas recobertas com quitosana em leito fixo mostrou-se mais adequada utilizando o método de cura físico/químico e quitosana com grau de desacetilação de 85%. A máxima capacidade de adsorção da coluna em função do corante e do pH variou de 13 a 108 mg g–1. Os modelos BDST (bed–depth–service–time), Thomas e Yoon–Nelson foram adequados para representar os dados experimentais. De acordo com a MSR, o melhor desempenho do leito foi com altura de 30 cm e concentração inicial de corante de 50 mg L-1. Nestas condições, obteve-se tempo de ruptura de 88 min, máxima capacidade da coluna de 108 mg g-1 e remoção de 86 %. Na regeneração da coluna observou-se que cerca de 75% da capacidade máxima da coluna foi mantida após cinco ciclos de adsorção–eluição. Diante do exposto, a coluna de leito fixo empacotada com esferas recobertas com quitosana mostrou-se promissora na remoção de corantes de soluções aquosas.

Espectroscopia Mössbauer na caracterização de compostos ferrosos em solos e sua relação com retenção de fósforo.

O presente trabalho teve como objetivos: caracterizar, especialmente por espectroscopia Mössbauer na temperatura do ambiente (~298 K) e a 110 K, as espécies químicas ferruginosas ocorrentes em Latossolos brasileiros representativos e relacioná-los com a capacidade de adsorção de fósforo, para os pedossistemas selecionados.

Desenvolvimento de algoritmos para a determinação da máxima injeção nodal em redes de energia elétrica

A presente dissertação apresenta um conjunto de algoritmos, cujo objetivo é a determinação da capacidade máxima de energia que é possível integrar numa rede de energia elétrica, seja num único nó ou em vários nós simultaneamente. Deste modo, obtém-se uma indicação dos locais mais adequados à nova instalação de geração e quais os reforços de rede necessários, de forma a permitirem a alocação da nova energia. Foram estudados e identificados os fatores que influenciam o valor da capacidade máxima nodal, assim como as suas consequências no funcionamento da rede, em particular o carácter simultâneo associado às referidas injeções nodais. Nesse sentido, são apresentados e desenvolvidos algoritmos que têm em consideração as características técnicas da geração a ligar e as restrições físicas impostas pela rede elétrica existente. Os algoritmos desenvolvidos apresentados baseiam-se em busca gaussiana, tendo sido igualmente implementada uma heurística que tem em consideração a proximidade de outras injeções em nós adjacentes e finalmente, dada a natureza combinatória do problema, propõe-se a aplicação de algoritmos genéticos especificamente adaptados ao problema Conclui-se que os algoritmos genéticos encerram características que lhes permitem ser aplicados em qualquer topologia com resultados superiores a todos os algoritmos desenvolvidos. Os métodos apresentados foram desenvolvidos e implementados usando a linguagem de programação Python, tendo-se desenvolvido ainda um interface visual ao utilizador, baseado em wxPython, onde estão implementadas diversas ferramentas que possibilitam a execução dos algoritmos, a configuração dos seus parâmetros e ainda o acesso à informação resultante dos algoritmos em formato Excel.

Remoção em fase líquida do fármaco Diclofenac por adsorção em biocarvão

Grande parte dos resíduos de biomassa gerados na indústria agro-alimentar encontram-se subvalorizados. Como tal, é fundamental desenvolver processos capazes de converter esses resíduos em produtos de valor acrescentado. Por outro lado, os compostos farmacêuticos são considerados contaminantes emergentes das águas residuais e com efeitos nocivos para a saúde humana e dos animais. Tendo em conta este enquadramento, resíduos industriais de processamento de batata, foram convertidos em biocarvão activado e utilizados como adsorventes do fármaco Diclofenac, em fase líquida. Os resíduos de biomassa, maioritariamente casca de batata, foram submetidos a caracterização química e a análise termogravimétrica. O biocarvão foi obtido por activação química dos resíduos de biomassa com K2CO3 a 700ºC durante 1 hora, em atmosfera de azoto. Seguidamente foi submetido a caracterização textural e química. O biocarvão (CRB) foi aplicado à remoção de diclofenac sódico (DCF), em fase aquosa, e o seu desempenho foi comparado com o de um carvão activado comercial (GAC). Ambos os carvões, apresentaram-se como materiais microporosos, mas o CRB revelou possuir uma extensa rede macroporosa que se reflectiu numa cinética de adsorção do DCF significativamente mais rápida que a do GAC. Concluiu-se que a cinética de adsorção do DCF com o biocarvão obedecia a um modelo de pseudo 2ªordem e a cinética do GAC se ajustava a um modelo de pseudo 1ª ordem. Apesar do GAC apresentar uma capacidade superior de adsorção no equilíbrio, a sua constante cinética foi inferior à do CRB. No estudo das isotérmicas de adsorção, observou-se que ambos os carvões seguiam o modelo de Langmuir. Apesar da maior capacidade de adsorção do carvão comercial, a constante de Langmuir para o carvão CRB apresentou-se acentuadamente superior, revelando maior afinidade do DCF com este carvão. Para além disso, a cinética superior do CRB representa uma vantagem para processos em que este parâmetro seja determinante.

Disponibilidade de fósforo em seis solos do Uruguai afetada pela variação temporal das condições de oxirredução

Os processos de oxirredução influem na reatividade dos óxidos de ferro no solo, o que pode afetar a disponibilidade do fósforo. Com o objetivo de avaliar como estes processos interferem na disponibilidade do fósforo, realizou-se um estudo com seis solos do Uruguai sujeitos a variações temporais nas condições de oxirredução. Amostras do horizonte A desses solos, com diferente material de origem e que ocupam posição topográfica plana e encostas baixas da paisagem, foram colocadas sob condições de alagamento por 5, 15 e 45 dias. Decorridos estes períodos de tempo, os materiais de solo foram secos durante um período de 21 dias e amostrados para análises químicas. As formas de ferro de baixa cristalinidade, extraídas pelo oxalato de amônio a pH 6 (Fe6), aumentaram com o alagamento dos solos e, após a secagem, decresceram, mas ficaram, entretanto, acima dos teores iniciais. Encontrou-se uma relação significativa entre o conteúdo de carbono orgânico dos solos e a proporção de formas de ferro de baixa cristalinidade, antes e depois dos diferentes períodos de alagamento. Os teores de fósforo disponível extraídos por Bray-1 aumentaram com o alagamento e, com exceção do solo Algorta, após a secagem dos solos, diminuíram para valores similares aos iniciais. O alagamento do solo e a posterior secagem determinaram o aumento das frações de ferro de maior reatividade, acarretando a adsorção de fósforo, evidenciado pelos menores teores de fósforo remanescentes na solução. Houve tendência muito definida de diminuição do fósforo na solução dos solos com o aumento dos teores de ferro em formas de alta reatividade química (Fe6). Estes resultados indicam que, após ciclos de alagamento-secagem do solo, a adsorção do fósforo aumenta pela reação com compostos de ferro recentemente precipitados, o que resulta em menor disponibilidade do fósforo para as plantas.

Oxidação de ferro em raízes de dois cultivares de arroz em solução de solo inundado

O arroz cultivado em regime de inundação pode apresentar sintomas de desordens nutricionais semelhantes àqueles descritos quando ocorre toxidez de ferro. Os sintomas não ocorrem com a mesma intensidade em todos os cultivares e têm sido mais freqüentes nos cultivares modernos. O objetivo do trabalho foi avaliar, em casa de vegetação, a capacidade das plantas em oxidar o Fe reduzido (Fe2+) sobre a superfície das raízes, comparando duas variedades de arroz com diferentes sensibilidades ao Fe2+ em solução (BR IRGA 409 e EPAGRI 108) e duas soluções com diferentes concentrações de Fe2+. O delineamento experimental foi completamente casualizado e consistiu de um fatorial 2² com mais um tratamento em branco, no qual as plantas foram mantidas somente em solução nutritiva. Para obter soluções com diferentes concentrações de Fe2+, foram utilizados dois solos (Gleissolo Lâmico e Planossolo Hidromórfico). As plantas foram cultivadas em solução nutritiva completa por 30 dias e, posteriormente, em soluções extraídas dos solos inundados por mais 24 horas. A capacidade oxidativa das plantas foi estimada a partir da quantidade de compostos de Fe acumulados na superfície das raízes. Os cultivares BR IRGA 409 e EPAGRI 108 apresentaram a mesma capacidade de oxidar o Fe2+ sobre a superfície das raízes, não sendo a capacidade de oxidação a variável diferenciadora dos dois cultivares quanto à maior ou menor sensibilidade à toxidez de Fe. A solução do Planossolo, por ser mais concentrada em Fe2+ (280 mg L-1), promoveu maior precipitação de óxidos sobre as raízes do que a solução do Gleyssolo, menos concentrada (118 mg L-1). A camada de óxidos precipitada sobre as raízes do cultivar EPAGRI 108, tolerante à toxidez de Fe, foi menos ativa em adsorver P do que do cultivar BR IRGA 409, considerado sensível.

Comportamento dos óxidos de ferro da fração argila e do fósforo adsorvido, em diferentes sistemas de colheita de cana-de-açúcar

Na agricultura, a obtenção de maiores produtividades das culturas com base no manejo sustentável do solo tem levado a uma busca gradativa do conhecimento das variáveis envolvidas nos sistemas de produção. Determinar as causas da variabilidade dos atributos passa a ser uma etapa do planejamento estratégico no setor sucroenergético. Este trabalho teve por objetivo estudar a variabilidade espacial dos óxidos de ferro da fração argila e sua relação com atributos físicos e químicos do solo, em diferentes sistemas de colheita de cana-de-açúcar na Região de Ribeirão Preto, SP. Duas parcelas de 1 ha foram delimitadas em áreas com sistema de colheitas mecanizada e manual. Foram retiradas, em cada área, amostras de solos em 126 pontos, na profundidade de 0,00-0,25 m. Os resultados das análises mineralógicas e químicas foram submetidos às análises geoestatísticas, obtendo-se a dependência espacial, os semivariogramas e os mapas de krigagem dos atributos estudados. Para analisar a correlação espacial entre os atributos estudados, foram construídos semivariogramas cruzados. A variabilidade espacial dos atributos químicos é maior em áreas com colheita de cana crua, quando comparada com áreas de colheita de cana queimada, ao contrário dos atributos mineralógicos, que apresentaram os maiores alcances na área de cana crua. Os atributos matéria orgânica, diâmetro médio do cristal da goethita apresentaram correlação espacial negativa, enquanto a argila apresentou correlação positiva com a adsorção de fósforo nos dois sistemas de colheita de cana-de-açúcar avaliados.

Carbono, matéria orgânica leve e fósforo remanescente em diferentes sistemas de manejo do solo

O objetivo deste trabalho foi avaliar os teores de carbono orgânico total (COT), matéria orgânica leve (MOL) e fósforo remanescente (Prem), em áreas de cerrado sob sistema de plantio direto com diferentes cultivos de coberturas do solo, e compará-los aos de áreas sob preparo convencional e pousio. O experimento foi conduzido em campo, em um Latossolo Vermelho, de agosto de 2000 a março de 2007. O delineamento utilizado foi o de blocos ao acaso com parcelas subdivididas, sendo as parcelas constituídas pelos cinco sistemas de manejo do solo avaliados - pousio, preparo convencional e plantio direto com uso dos cultivos de cobertura crotalária (Crotalaria juncea), milheto (Pennisetum americanum) e braquiária (Urochloa brizantha) -, e as subparcelas pelos cultivos de soja e milho. Em março de 2007, coletaram-se amostras de solo das profundidades 0,0-0,025, 0,025-0,05, 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m, das quais foram quantificados COT, MOL, estoques de COT e Prem. Em áreas sob plantio direto, o aumento nos teores de MOL pode reduzir a adsorção de fósforo ao solo. Sistemas de manejo que não envolvem revolvimento do solo favorecem o aumento do estoque de carbono orgânico nas camadas superficiais, enquanto o preparo convencional e o plantio direto com uso do milheto como planta de cobertura propiciam a incorporação mais profunda do carbono.